تاریخچه دوربین مداربسته

اولین دوربین مدار بسته در سال ۱۹۴۲ توسط ارتش آلمان نازی برای نظارت بر چگونگی شلیک موشک V2 در ایستگاه پرتاب این موشک نصب شد. حدود ۷ سال بعد در آمریکا سیستم‌های مدار بسته تجاری به بازار آمد با نام Vericon و جالب توجه است که استفاده از این دوربین‌ها نیازی به مجوز دولتی نداشته‌است.

اولین دوربین‌های تحت شبکه در سال ۱۹۹۶ توسط شرکت “Axis” با استفاده از پایه نرم‌افزاری لینوکس (Linux) تولید شد، این دوربین‌ها براساس استانداردهای HTTP و RTSP طراحی گردیده بود و از استانداردهای IP برای ارسال تصاویر در قالب اطلاعات (Data) استفاده می‌کرد. دوربین مداربسته از طریق ثبت اطلاعات تصویری یک محیط امکان پیگیری شخصی یا قضایی پس از وقوع جرم را مهیا می‌کند. امروزه استفاده از تصاویر دوربین‌های مداربسته در سطح شهر به بخشی از روند پیگیری پلیس و سازمان‌های امنیتی تبدیل شده. داشتن تصویر از محل وقوع جرم، روند اجرای آن یا افراد متخلف درگیر، امکان پیگیری و جلب مجرمین را به شدت بالا می‌برد. از منظر قضایی نیز تصویر ضبط شده در دوربین‌های مداربسته به عنوان یک مدرک کاملاً معتبر شناسایی می‌شود و می‌توان به راحتی به آن استناد کرد.

در گذشته رزولوشن دوربین مداربسته را با واحدی به نام تی وی لاین می شناختند که بعد از ورود تکنولوژی های جدید و تغییر نیاز مصرف کنندگان، رزولوشن ها با واحدی به نام مگا پیکسل شناخته می شوند.

انواع مختلفی از دوربین‌های مداربسته

دوربین‌های مداربسته (CCTV) دسته ای از دوربین‌ها هستند که معمولاً برای نظارت بر اماکن داخلی و خارجی مورد استفاده قرار می‌گیرند و بسته به شرایط محیط انواع مختلفی دارند. این دوربین‌ها به گروه‌های مختلفی مانند دوربین‌های آنالوگ، دوربین‌های دیجیتال و دوربین‌های تحت شبکه تقسیم می‌شوند.

یک مهندس آلمانی به نام والتر بروش مخترع دوربین مداربسته بود. اولین رونمایی از دوربین مدار بسته در اماکن عمومی آمریکا در سال ۱۹۱۳ بود.

ساختار اصلی

• بدنه دوربین: قاب اصلی و قاب پوششی خارجی که نسبت به فضای مورد استفاده آن را انتخاب می‌کنند
• بخش‌های الکترونیکی دوربین: سنسور، بورد اصلی، کانکتور و بورد تغذیه
• لنز دوربین: لنزهای دارای قابلیت زوم نوعی از لنزها است که با تغییر فاصله کانونی و بزرگ نمایی دوربین، ثبت دقیق تر تصاویر از نقطه ای خاص را ممکن می‌سازد. هر چه فاصله کانونی لنز بیشتر باشد تصویر را کمتر متمرکز می‌کند و زاویه دید دوربین کمتر خواهد بود. این لنزها معمولاً دارای فوکوس خودکار نیز هستند. برخی از دوربین‌های مدار بسته دارای موتور مکانیکی هستند و دارای قابلیت حرکت و تغییر زاویهٔ دید لنز بوده و تغییر منطقهٔ پوشش تصویری دوربین را ممکن می‌کنند.

انواع لنز دوربین‌های مداربسته

• لنزهای fix
• لنزهای fix صنعتی
• لنزهای fix مینی کمرا
• لنزهای (varifocal) فاصله کانونی متغیر
• لنزهای (motorize) موتور دار

انواع دوربین مداربسته

بر اساس نوع حسگر:

حسگر سی سی دی (CCD)

حسگر پیکسل فعال (CMOS)

بر اساس نوع سیگنال خروجی:

• آنالوگ
• دیجیتال

بر اساس نحوهٔ انتقال تصاویر:

بی‌سیم

سیمی

بر اساس محل نصب:

محیط داخلی (سقف دار)

محیط بیرونی (فضای باز)

بر اساس شکل ظاهری و نوع کاربرد:

دوربین‌های مداربستهٔ گنبدی (Dome) : این دوربین‌ها معمولاً زیر سقف نصب می‌شوند.

 

دوربین‌های مداربستهٔ جعبه ای (Box): این دوربین‌ها معمولاً دارای بدنه ای مستطیلی شکل و پلاستیکی هستند که لنز آن‌ها به صورت جدا بر روی دوربین نصب می‌شود.

دوربین‌های مداربستهٔ گلوله ای (Bullet): این دوربین‌ها معمولاً بدنه ای استوانه‌ای شکل داشته و عموماً فلزی هستند.

دوربین‌های مداربستهٔ اسپید دام (Speed dome): دوربین‌های گردان را با نام‌های متفاوتی می‌شناسند بعضی از این نام‌ها عبارت اند از Fast dome,Speed dome,PTZ. کاربر این دوربین‌ها می‌تواند دوربین را به جهات مورد نظر خود بچرخاند.

دوربین‌های مداربستهٔ مینیاتوری (Mini Camera): این دوربین‌ها دوربین‌های کوچکی هستند که بیشتر به عنوان دوربین‌های مخفی استفاده می‌شوند.

دوربین‌های مداربستهٔ دید در شب: اصطلاح IR مخفف واژهٔ (Infrared) به معنای طیف مادون قرمز است. این دوربین‌ها دارای قابلیت دید در شب بوده و به جای استفاده از طیف مرئی از طریق دریافت نور مادون قرمز از اجسام امکان تصویر برداری در شب را فراهم می‌کنند.

دوربین‌های مداربستهٔ حرارتی (Thermal): ثبت تصاویر در این دوربین‌ها ارتباطی به نور مرئی نداشته و تصاویر خروجی این دوربین‌ها بر اساس دما و حرارت اجسام تهیه شده و به کاربر نمایش داده می‌شوند.

مقایسهٔ دوربین‌های مداربستهٔ آنالوگ و دیجیتال

کیفیت تصاویر: دوربین‌های دیجیتال، معمولاً کیفیت بالاتری از دوربین‌های آنالوگ دارند.

پردازش تصاویر: گرچه دوربین‌های آنالوگ قابلیت‌های اولیه‌ای در این زمینه دارند اما قابلیت‌های اصلی پردازش تصویر (تشخیص چهره، پلاک خودرو و …) تنها در دوربین‌های دیجیتال در دسترس هستند.

محل ذخیرهٔ تصاویر: تصاویر ثبت شده توسط دوربین‌های مداربستهٔ آنالوگ معمولاً در یک نوار یا کاست ذخیره‌سازی می‌شوند اما تصاویر ثبت شده توسط دوربین‌های دیجیتال بسته به نوع دوربین می‌تواند بر روی هارد دستگاه، کارت‌های حافظه، لوح فشرده یا فضای ابری (Cloud) ذخیره شوند.

قیمت: هزینهٔ دوربین‌های آنالوگ معمولاً پایین‌تر از دوربین‌های دیجیتال است.

جستارهای وابسته

• سیستم تصاویر مداربسته
• داهوا تکنولوژی
• عمودگرد (فیلم‌برداری)
• دوربین مداربسته بی‌سیم
• سیستم تصاویر مداربسته
• دوربین تحت شبکه

دوربین آنالوگ

دوربین آنالوگ دستگاهی برای ثبت عکس بر روی فیلم عکاسی (سطح حساس به نور) می‌باشد و تصویر گرفته شده بر روی فیلم بعد از ظهور به صورت نگاتیو یا منفی (ریورسال) قابل رویت است. دوربین عکاسی آنالوگ به‌صورت‌های:

1. کاملاً مکانیکی،
2. نیمه خودکار،
3. کاملاً خودکار (ناوبری الکترونیکی)،   طراحی و ساخته شده‌است.

تاریخچه اتاق تاریک

اتاق تاریک، اولین قدم بزرگ در راه پیدایش عکاسی بود که توسط نقاشان ایتالیا یی در طی قرن شانزدهم میلادی برداشته شد. برای بدست آوردن حداکثر وضوح، تنظیم فاصله روزنه از دیواری که تصویر روی آن بازتابیده می‌شد، از مشکلات اصلی در این سیستم بشمار می‌رفت. رفع این مشکل، باعث ورود عدسی به دنیای عکس و تصویر گردید.

انواع دوربین های آنالوگ

1. دوربین سوراخ سوزنی (به انگلیسی: Pin Hole)،
2. دوربین تک‌لنزی غیربازتابی (به انگلیسی: rangefinder camera)،
3. دوربین تک‌لنزی بازتابی (به انگلیسی: Single Lens Reflex)،
4. دوربین دولنزی بازتابی (به انگلیسی: Twin-lens reflex)،
5. دوربین قطع بزرگ (به انگلیسی: View Camera).

دوربین دیجیتال

جلو و عقب Canon Power Shot A95، که یک دوربین جمع و جور در اندازه جیبی است.

دوربین دیجیتال، دوربینی است که در حافظه دیجیتال عکس می‌گیرد. امروزه بیشتر دوربین‌های تولید شده دیجیتال هستند و با اینکه هنوز دوربین‌های دیجیتال اختصاصی وجود دارند، امروزه تعداد بیشتری دوربین در دستگاه‌های تلفن همراه هوشمند گنجانده شده‌اند، که می‌توانند، در کنار بسیاری از کارهای دیگر، از دوربین‌های خود برای شروع تماس تصویری زنده و ویرایش و بارگذاری مستقیم تصویر و ارسال آن برای دیگران استفاده کنند. با این حال، دوربین‌های اختصاصی با کیفیت بالا و پیشرفته هنوز هم معمولاً توسط متخصصان و افرادی که مایل به عکسبرداری با کیفیت بالاتر هستند استفاده می‌شود.

دوربین‌های دیجیتال از یک سیستم نوری استفاده می‌کنند، که معمولاً از لنزی با دیافراگم متغیر برای تمرکز نور بر روی دستگاه برداشت تصویر استفاده می‌کنند. دیافراگم و شاتر مقدار صحیح ورود نور به دستگاه برداشت تصویر را تنظیم می‌کنند، دقیقاً مانند دوربین‌های قدیمی که از فیلم استفاده می‌کردند، با این تفاوت که دستگاه برداشت تصویر در این دوربین‌ها، شیمیایی نبوده و دیجیتالی است. اما برخلاف دوربین‌های فیلمی، دوربین‌های دیجیتال می‌توانند بلافاصله پس از ضبط تصاویر، آن را بر روی صفحه نمایش نشان دهند و تصاویر را بر روی حافظه ذخیره یا از آن حذف کنند. بسیاری از دوربین‌های دیجیتال همچنین می‌توانند فیلم‌های متحرک را با صدا ضبط کنند. برخی از دوربین‌های دیجیتال می‌توانند تصاویر را برش بزنند و آن را به هم بچسبانند و سایر ویرایش‌های ابتدایی تصویر را نیز انجام دهند.

فروش دوربین‌های دیجیتال سنتی به دلیل افزایش استفاده از تلفن‌های هوشمند برای عکاسی کاهش یافته‌است، که همچنین امکان دستکاری و به اشتراک گذاری آسان عکس‌ها را با استفاده از برنامه‌ها و سرویس‌های وب ایجاد می‌کند. در مقابل، «دوربین‌های پل» (به انگلیسی: Bridge camera) با عملکردی که اکثر دوربین‌های گوشی هوشمند از جمله زوم اپتیکال و سایر ویژگی‌های پیشرفته فاقد آن هستند، جایگاه خود را حفظ کرده‌اند.

عملکرد دوربین های دیجیتال

از لحاظ عملکرد کلی، دوربین‌های دیجیتال بسیار شبیه به دوربین‌های عکاسی دارای فیلم یا غیر دیجیتال می‌باشند. این دوربین‌ها همانند دوربین‌های معمولی دارای یک منظره یاب، لنز برای کانونی کردن تصویر بر روی یک وسیله حساس به نور، وسیله‌ای برای نگهداری و انتقال چند تصویر گرفته شده در دوربین و یک جعبه در بر گیرنده تمام این تجهیزات می‌باشد. در یک دوربین معمولی فیلم حساس به نور تصویر را ذخیره می‌سازد و بعد از عملیات شیمیایی برای نگهداری تصویر از آن استفاده می‌شود. در حالی که در دوربین دیجیتال این کار با استفاده از ترکیبی از فناوری پیشرفته سنسور (حسگر) تصویر و ذخیره در حافظه انجام می‌گیرد و اجازه می‌دهد که تصاویر در شکل دیجیتال ذخیره شوند و به سرعت بدون نیاز به عملیات خاصی (نظیر عملیات شیمیایی بر روی فیلم) در دسترس باشند.

گرچه اصول کلی این دوربین‌ها شبیه به دوربین‌های فیلمی هستند، نحوه کار داخل این دوربین‌ها کاملاً متفاوت است. در این دوربین‌ها تصویر توسط یک سنسور CCD یا یک CMOS گرفته می‌شود. CCD به صورت ردیف‌ها و ستون‌هایی از سنسورهای نقطه‌ای نور هستند که هر چه تعداد این نقاط بیشتر و فشرده تر باشد، تصویر دارای دقت بالاتری است) هر سنسور نور را به ولتاژی متناسب با درخشندگی نور تبدیل کرده و آن را به بخش تبدیل سیگنالهای آنالوگ به دیجیتال ADC می‌فرستد که در آنجا نوسانات دریافتی از CCD به کدهای مجزای باینری (عددهای مبنای دو به صورت صفر و یک) تبدیل می‌شود. خروجی دیجیتال از ADC به یک پردازنده سیگنال‌های دیجیتال DSP فرستاده می‌شود که کنتراست و جزئیات تصویر در آن تنظیم می‌شود و قبل از فرستادن تصویر به حافظه برای ذخیره تصویر، اطلاعات را به یک فایل فشرده تبدیل می‌کند. هر چه نور درخشنده‌تر باشد، ولتاژ بالاتری تولید شده و در نتیجه پیکسل‌های رایانه‌ای روشن‌تری ایجاد می‌شود. هر چه تعداد این سنسورها که به‌صورت نقطه هستند بیشتر باشد، وضوح تصویر به دست آمده بیشتر است و جزئیات بیشتری از تصویر گرفته می‌شود.

تمام این پروسه، پروسه‌ای هماهنگ با محیط زیست است. سنسورهای CCD یا CMOS در تمام مدت عمر دوربین در جای خود ثابت بوده و بدون نیاز به تعویض کار می‌کنند. ضمناً به علت عدم وجود قطعات متحرک عمر دوربین بسیار بیشتر می‌شود. سنسور CCD از میلیون‌ها سنسور نوری تشکیل شده‌است و حساسیت به نور آن از سنسورهای CMOS بهتر است. در عوض در سنسور CMOS مصرف انرژی کمتر بوده و مشکل Over Exposure کمتر به وجود می‌آید. دوربین‌های دیجیتال در بطن کار، از دوربین‌های آنالوگ پیروی می‌کنند، با این تفاوت که در این دوربین‌ها، همان‌طور که از اسمشان نیز برداشت می‌شود، کنترل بخش‌های مختلف از جمله فوکوسر و … به صورت دیجیتالی انجام شده یا در صفحه حساس این دوربین‌ها، سی سی دی و سی ماس، جایگزین فیلم‌های قدیمی شده‌است.